Vorlesung: Netzwerke (TK) WS 2011/12 Kapitel 3 Paketvermittlung Session 11
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- Friederike Dittmar
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1 Vorlesung: Netzwerke (TK) WS 2011/12 Kapitel 3 Paketvermittlung Session 11 Prof. Dr. Michael Massoth [Stand: ] 11-1
2 11-2 ACHTUNG: Testat 2 am Spielregel: Drei von insgesamt 5 Testate müssen bestanden werden, um die Prüfungsvorleistung (= Zulassung zur Klausur) zu erbringen. 11-2
3 11-3 Allgemeine Informationen: Testat_2 am Das Testat_2 findet statt am Di Dauer: min. Themen: WLAN (IEEE 802.5) mit CSMA / Collision Avoidance, ohne und mit Vorabreservierung (RTS / CTS) Subnetting bei IPv4 11-3
4 11-4 ACHTUNG: Testat 3 am Spielregel: Drei von insgesamt 5 Testate müssen bestanden werden, um die Prüfungsvorleistung (= Zulassung zur Klausur) zu erbringen. 11-4
5 11-5 Allgemeine Informationen: Testat_3 am Das Testat_3 findet statt am Di Dauer: min. Themen: OSI-, Hybrid- und TCP/IP-Referenzmodell Datenkapselung and Protokollgraph Hardwarebausteine bzw. Kopplungselemente Strukturierte Verkabelung Kollisions- und Broadcast-Domäne Ethernet (IEEE 802.3) mit CSMA / Collision Detection WLAN (IEEE 802.5) mit CSMA / Collision Avoidance, ohne und mit Vorabreservierung (RTS / CTS) Subnetting bei IPv4 11-5
6 11-6 Kapitel 3: Paketvermittlung [Nicht alle Netzwerke sind direkt verbunden] Vermittlung und Weiterleitung Bridges und LAN-Switches Netzwerkdesign Virtuelle LANs 11-6
7 11-7 Lernziele heute: Bridging und Switching Zusammenschluss von LANs Lernziele im Detail: Zusammenschluss von LANs mit Hilfe von LAN-Switche und Bridges sowie die Entwicklung von großen skalierbaren Netzwerken verstehen und anwenden können 11-7
8 Motivation (1) 11-8 Ziel: Wir zielen auf Netzwerke ab, die sich auf globale Ausmaße skalieren lassen Entwicklung großer skalierbarer Netzwerke Problem: Wie können Hosts miteinander kommunizieren, die nicht direkt miteinander verbunden sind? [Frage ans Auditorium] 11-8
9 Motivation (1) 11-9 Ziel: Wir zielen auf Netzwerke ab, die sich auf globale Ausmaße skalieren lassen Entwicklung großer skalierbarer Netzwerke Problem: Wie können Hosts miteinander kommunizieren, die nicht direkt miteinander verbunden sind? [Frage ans Auditorium] Ansatz: Zusammenschluss von LANs mit Hilfe von LAN-Switche und Bridges, zusätzlich zu den reinen Verbindungsleitungen 11-9
10 Paketvermittlung zwischen einzelnen LANs Paketvermittlung zwischen einzelnen Local Area Networks (LANs) 11-10
11 Motivation (2) Analogie: Klassisches Telefonnetz Ihr Telefon ist nicht direkt mit jedem Teilnehmer verbunden, sondern wird über einen Switch vermittelt Skalierbarkeit von Netzwerken: Fähigkeit eines Netzwerks auf eine größere Anzahl von Knoten anzuwachsen Vermittelnde Netzwerke sind besser skalierbar als Netzwerke mit gemeinsamen Übertragungsmedien Skalierbare Netzwerke: Decken große geographische Gebiete ab müssen Latenz (engl. Latency, dt. Verzögerungen) tolerieren Müssen eine große Anzahl von Knoten unterstützen Skalierbare Bandbreite 11-11
12 Vermittlung und Weiterleitung (1) Vermittlung (engl. Switching): Mechanismus, der die Zusammenschaltung von Verbindungsleitungen und LANs ermöglicht, um ein größeres Netzwerk zu bilden Switch (dt. Vermittler): Verfügt über mehrere Ein- und Ausgänge Sind mehrere Verbindungsleitungen angeschlossen Für jede dieser Verbindungsleitungen läuft ein entsprechendes Protokoll der Sicherungsschicht (engl. Data Link Layer, Schicht 2 bei OSI + Hybrid), um mit dem Knoten am anderen Ende zu kommunizieren Primäre Aufgabe Empfängt die auf einer Verbindungsleitung ankommenden Pakete und überträgt sie über eine andere Leitung Funktion Vermittlung (engl. Switching) und Weiterleitung (engl. Forwarding) Merke: Ein LAN-Switch (L2) ist einfach eine Bridge mit vielen Ports! 11-12
13 Definition of Switching Data In Input Output Data Out Switching: Process of transferring data from an input interface (port) to an output interface (port) 11-13
14 Switch und Switching (1) Switch (Definition): Ein LAN-Switch (L2) ist die Weiterentwicklung einer Bridge. Genauso wie eine Bridge arbeitet ein Switch auf Schicht 2 des OSI-Referenzmodells und verwendet MAC-Adressen zur Zustellung der Daten. Switching (Technologie): Das Konzept der Switching-Technologie beruht darauf, dass Sender und Empfänger direkt miteinander verbunden werden (vgl. dazu klassische Telefonvermittlung). Dazu muss die Zentrale ( Switching Factory), an der die Teilnehmer angeschlossen sind, in der Lage sein, eine Verbindung zwischen einem Eingangsport und einem Ausgangsport herstellen zu können
15 Layer 2 vs. Layer 3 Switching Routing Frame Packet Packet Table Packet Frame Packet Layer 3 Switching Layer 2 Switching Layer-X-Switch: Achtung leider nicht einheitlich definiert! Die Intention liegt im Durchschalten von PDUs der Schicht x mittels Hardware, anstatt durch Software
16 Layer 2 Forwarding Overview LAN Switching Destination 0002.ABCD.EF12 Frame Packet E0 E6 Switching Table MAC Adresse Output Interface AAAA.1111.BBBB Ethernet AFFC Ethernet Ethernet AA05 Ethernet ABCD.EF12 Ethernet ADB.1112 Ethernet 6 IP Address: IP Address: MAC Address: MAC Address: 0002.ABCD.EF
17 Layer 3 Forwarding Overview Routing Table Destination Subnet Switch Interface 5.X Fast Ether 1 Router Layer 3 Switch Frame Header E D ST S RC Data Packet Header E2 6.x Gigabit Ether 3 2.X Ethernet 2 1.X Ethernet X Ethernet 6 IP Address: IP Address:
18 What is a Broadcast? Broadcast Frame Layer 2 Layer 3 fffff f MAC DA Protocol DA Network Send Me to Everyone in this LAN (-segment) Send Me to Everyone on this IP-Subnet DA = Destination Address Note difference between broadcast on layer 2 ( Send Me to Everyone ) versus broadcast on layer 3 ( Send Me to Everyone on This Subnet ) 11-18
19 Broadcast Propagation - L2 Switch Broadcast Frame Layer 2 Layer 3 fffff..f MAC DA Protocol DA I See ffffff as the Destination, so I will Send This Frame to Everyone DA = Destination Address Merke: Ein Broadcast ist ein Rundruf bzw. eine Rundsendung
20 11-20 Kapitel 3: Paketvermittlung [Nicht alle Netzwerke sind direkt verbunden] Vermittlung und Weiterleitung Bridges und LAN-Switches Netzwerkdesign Virtuelle LANs 11-20
21 11-21 Lernziele heute: Bridging und Switching Zusammenschluss von LANs Lernziele im Detail: Zusammenschluss von LANs mit Hilfe von LAN-Switche und Bridges sowie die Entwicklung von großen skalierbaren Netzwerken verstehen und anwenden können Lern- und Transportalgorithmus sowie den Aging-Mechanismus von Bridges kennen und verstehen Micro-Segmentierung und Dedizierte LANs verstehen, unterscheiden und anwenden können 11-21
22 Bridges und erweiterte LANs A B C Port 1 Bridge Port 2 X Y Z LANs haben physikalische Beschränkungen (z.b m) Verbinde zwei oder mehr LANs mit einer Bridge Accept-and-Forward-Strategy Schicht-2-Verbindung auf MAC-Ebene Fügt keinen zusätzlichen Header dazu 11-22
23 Bridges von 802.x nach 802.y (1) Betrieb einer LAN-Bridge von WLAN (802.11) nach Ethernet (802.3) Eine Bridge die k verschiedene LANs verbindet, hat auch k verschiedene MAC-Teilschichten und Bitübertragungsschichten, d.h. je eine pro Typ 11-23
24 Lokales Internetworking Konfiguration mit vier LANs und zwei Bridges Problem: Kommt ein Frame an, muss die Bridge entscheiden, ob er verworfen oder weitergeleitet wird. Falls er weitergeleitet wird, muss das korrekte LAN ausgesucht werden! 11-24
25 Lernalgorithmus von Bridges Source in Tabelle gefunden Ja Nein Source und Port in Tabelle eintragen und Timer setzen Merke: Die Adresstabelle einer Bridge sollte je Port so groß sein, dass alle angeschlossenen Stationen des Netzwerks gelernt werden können Timer neu setzen Ende 11-25
26 Lernende Bridges A B C Bridge Port 1 Port 2 Pakete (Frames) nicht weiterleiten, wenn nicht unbedingt nötig Aufbau und Wartung einer Weiterleitungstabelle Host Port A 1 X Y Z Lernen der Netztopologie und Einträge in die Weiterleitungstabelle basieren auf den Quell- Adressen: B 1 C 1 Weiterleitungstabelle muss nicht komplett sein X 2 Y 2 Z 2 Unbekannte Zieladressen werden an alle aktiven Ports bzw. in alle angeschlossenen Segmente geschickt 11-26
27 Backward Learning CAAAAAA 00000CCCCCCC Port1 Bridge Port 2 MAC Adresse Port 00000CAAAAAA CCCCCCC CBBBBBB CDDDDDD 2 Hash-Tabelle 00000CBBBBBB 00000CDDDDDD Backward Learning (dt. rückwärtsgerichtetes Lernen) 11-27
28 Transportalgorithmus von Bridges Nein Frame empfangen auf Port X (+ FCS ok) Dest. in Tabelle gefunden Richtung = Port X Nein Frame weiterleiten Ja Frame vernichten Verschiedene Fälle: (1) Frame kommt auf demselben Port an, der mit der Zieladresse assoziiert ist Frame wird als lokaler Verkehr erkannt und nicht weitergeleitet (2) Die Quelladresse des Frames ist auf einem anderen Port angekommen als der, mit dem die Zieladresse assoziiert ist Frame wird als segmentübergreifender Verkehr erkannt und auf assoziiertem Port weitergeleitet (3) Zieladresse nicht in Adresstabelle vorhanden Weiterleitung auf allen aktiven Ports 11-28
29 Bridging Beispiel (1) B X Bridge Bridge lernt: A ist auf dieser Seite, C ist auf dieser Seite, Kein forward C erkennt seine Adresse, kopiert Frame C A Frame to C Ausgangssituation: Der Bridge sind A, B und C bekannt
30 Bridging Beispiel (2) B B erkennt seine Adresse, kopiert Frame Bridge Bridge lernt: A ist auf dieser Seite, B ist auf der anderen Seite, forward C A Frame to B Ausgangssituation: Der Bridge sind A, B und C bekannt
31 Bridging Beispiel (3) B Bridge C Frame to B Bridge lernt: A ist auf dieser Seite, B nicht bekannt, flooding A Ausgangssituation: Der Bridge sind A und B nicht bekannt
32 Bridging: Zusammenfassung (1) Eine Bridge ist ein Koppelelement und verbindet gleiche oder verschiedene physikalische Segmente auf der Schicht 2 (OSI) Hauptaufgaben: Filtern und Weiterleiten von Frames Informationshaltung und -wartung (Adresstabellen, Filtertabellen), die für die Filter- und Transportentscheidungen notwendig sind Die Bridge arbeitet auf der Media Access Control (MAC)-Schicht Entscheidet über die Weiterleitung von Frames auf Grund der physikalischen MAC-Adresse Paketforwarding anhand der Zieladresse 11-32
33 Bridging: Zusammenfassung (2) Trennt Kollisionsdomänen voneinander Kann unterschiedliche Zugriffsverfahren, wie z.b. Ethernet, Token- Ring (802.5, FDDI) und WLAN (802.11), miteinander koppeln Defekte Frames werden verworfen Ausfiltern des lokalen Verkehrs (Source Port = Destination Port) Filterregeln einstellbar Als Multiport-Bridge mit ASIC (= Application Specific Integrated Circuit) zum Paketforwarding werden sie Switch genannt ( genauer Layer 2 LAN-Switch) 11-33
34 Layer 2 LAN-Switches A2:02:42 Port 1 A2:02:42 Port 2 77:C6:0F Port 1 Port 2 77:C6:0F Port 4 FF:08:C3 D2:04:A1 00:C4:34 Port 3 Port 4 HUB FF:08:C3 D2:04:A1 00:C4:
35 Layer 2 LAN-Switches Switches haben einen Speicher mit einer Liste von Adressen zu jedem Port Pakete werden nicht an alle Computer weitergeleitet, sondern nur an den Port, in dessen Liste die Ziel-Adresse ist Diese Listen werden vom Switch automatisch aufgebaut Wesentliche Funktionselemente eines Ethernet-Switches sind: Adresstabelle Portbezogene Paketweiterleitung Defaultpaketweiterleitung bei Quelladresse unbekannt und Broadcast Filtersetzung Redundanzschaltung durch Unterstützung des IEEE-802.1D- Spanning-Tree-Algorithmus 11-35
36 Layer 2 LAN-Switches LAN-Switches sind Produkte, die Merkmale von modularen Hubs und Multiport-Bridges in sich vereinen Funktionsmerkmale von Hubs übernommen: Hohe Portkonzentration (viele Micro-Segmente, Einzelbenutzer, Serverfarmen) Möglichkeit Endgeräte und Server direkt an den Port anzuschließen Niedriger Preis je Port Funktionselemente von Bridges übernommen: Volle LAN-Kapazität pro Port Hohe Switching Kapazität (durch ASICS-Prozessoren) Lastentrennung zwischen den einzelnen Ports Fehlereingrenzung auf MAC-Ebene (bei Store-and-Forward-Geräten) 11-36
37 Micro-Segmentierung und Dedizierte LANs Micro-Segmentierung: Aufgrund der steigenden Anzahl der Endbenutzer und dem Bandbreitenhunger etablierter Anwendungen wurde die Micro- Segmentierung eingeführt Höchstens 10 bis 24 Benutzer werden an ein Micro-Segment angebunden (keine feste Grenze!) Dediziertes LAN (engl. dedicated LAN): Konsequente Weiterentwicklung der Idee der Micro- Segmentierung Mit einem einzigen angebundenen Endgeräte, wie z.b. einem Server oder einer Workstation Jedes Gerät hat eine eigene peer-to-peer Switchanbindung 11-37
38 Store-and-Forward- und Cut-Through-Switches Cut-Through-Switches (CT): Extrem schnelle Durchleitung und damit kurze Latenzzeiten Puffern einen ankommenden Frame bis zum Empfang der MAC- Zieladresse Nach Auswertung der Zieladresse schnellstmögliche Weiterleitung gemäß Adresstabelle auf den Ausgangsport Nachteile: Fehlererkennung und Anwendung weiterer Filtermechanismen nicht mehr möglich nicht als Backbone- Switches einsetzbar Store-and-Forward-Switches (SF): Puffern den Frame erst (wie eine Bridge auch!!!) Frame Error Checking und andere Filterfunktionen 11-38
39 Switch und Stern-Topologie Merke: Ein Switch ermöglicht eine Stern-Topologie 11-39
40 Switches: Zusammenfassung und Fazit Vorteile von LAN-Switches: Ermöglichen eine skalierbare Erweiterung des Netzwerkes durch modularen Ausbaubarkeit auf bis weit über 200 Ports Kosten pro Port sind deutlich niedriger als bei Multiport-Routern Es können beliebige Konfigurationen mit Micro-Segmenten, dedizierten LANs und virtuellen LANs gebildet werden Niedrige Latenzzeiten Konfigurationsaufwand erheblich niedriger als bei Routern Nachteile von LAN-Switches: Cut-Through-Switches leisten keine Fehlereingrenzung und sind daher nicht als Backbone Switches einsetzbar Überlast-Situationen müssen sorgfältig vermieden werden, da sie zum Netzkollaps führen können Nicht alle LAN-Switches unterstützen den Spanning-Tree (802.1D) 11-40
41 Unterschied Bridge versus Switch Unterschied Bridge versus Switch: Eine Bridge ist in der Lage, die Bandbreite und Performance im Gesamtnetz zu verbessern, indem sie Datenverkehr nur dann weiterleitet, wenn es sich um Übertragungen von einem Segment in ein anderes Segment handelt. Ein Switch dagegen ist in der Lage, die Bandbreite und Performance innerhalb eines Segments zu verbessern. Im Unterschied zur Bridge werden dazu vom Switch direkte und dedizierte Verbindungen zwischen den Ports geschaltet
42 11-42 Kapitel 3: Paketvermittlung [Nicht alle Netzwerke sind direkt verbunden] Vermittlung und Weiterleitung Bridges und LAN-Switches Virtuelle LANs Netzwerkdesign (Wiederholung und Übung) 11-42
43 11-43 Lernziele heute: Virtuelle LANs Lernziele im Detail: Virtuelle LANs verstehen, erklären und anwenden können Die wichtigsten VLAN-Gruppierungsmöglichkeiten zur Trennung von logischer und physikalischer LAN-Struktur verstehen, unterscheiden und anwenden können IEEE 802.1Q Standard für VLANs verstehen und erklären können 11-43
44 Normale (historische) Verkabelung Gebäude mit zentraler Verkabelung mit Hubs und einem Switch Idee: Nur über Software-Änderungen logische Gruppen (oder Broadcast Domains) bilden können
45 Virtuelle LANs (1) Was ist ein Virtuelles LAN? Definition: VLAN = Bildung einer nach bestimmten Kriterien frei definierten Broadcast Domäne auf der Basis physikalischer LAN- Segmente (oder ATM-Netze) Schicht-2-VLANs: VLANs, die rein durch Auswertung der MAC-Informationen oder Switch-Konfigurationen gebildet werden Schicht-2-VLANs sind für Endgeräte transparent, d.h. es ist keine Änderung an den Netzwerkkarten und Software für die Endgeräte erforderlich Merke: Ein Virtuelles LAN (VLAN) entspricht einer Broadcast-Domäne
46 Einfaches VLAN Beispiel Merke: Virtuelle LANs (VLANs) sind gekennzeichnet durch den Unterschied zwischen der physikalischen und der logischen Anbindung der einzelnen Stationen (Hosts)
47 Virtuelle LANs (2) Wichtige Begriffe: Virtuelles LAN Encapsulation: Methode wie Ethernetpakete mit VLAN- Informationen versehen werden. Möglich sind hier DOT1Q (IEEE 802.1Q, alle Hersteller) und ISL (Cisco) Dot1Q (= 802.1Q): IEEE-Norm der VLAN-Informationsverpackung VLAN-TAG: VLAN-Nummer im Ethernetpaket Trunk-Port: (Cisco-Sprache) Port auf dem VLAN-Informationen ausgetauscht werden Native VLAN: Das Grund-VLAN bei DOT1Q. Dies wird IMMER nicht-getagged gesendet ISL: InterSwitchLink, Cisco-proprietäre Methode VLAN- Informationen im Ethernet-Paket zu verpacken 11-47
48 Virtuelle LANs (3) Ein Schicht-2-VLAN gruppiert die Benutzer auf der Basis reiner MAC-Verbindungen zu einer Broadcast Domäne: Ein VLAN erhält eine ID, meistens eine Nummer (Integer-Zahl) Innerhalb des VLANs wird der Frame-Transport über MAC-Adress- Tabellen geregelt Trennung von logischer und physikalischer LAN-Struktur verschiedene Ansätze: Portbezogene VLANs VLANs nach Gruppen von MAC-Adressen VLANs nach genutzten höheren Netzwerkprotokollen (Typfeld) oder Netzwerkadressen Achtung: Netzwerkprotokolle und adressen gehören zu Schicht 3! Schichtverletzung! Layer 3 Switching ATM mit LAN-Emulation 11-48
49 Virtuelle LANs (3) Die wichtigsten VLAN-Gruppierungsmöglichkeiten zur Trennung von logischer und physikalischer LAN-Struktur (eine Auswahl): Port-basierend: Jeder Port eines Switches wird genau einer Benutzergruppen / einem VLAN zugeordnet. Dabei kann an jedem Port genau ein Teilnehmer ( Port Switching) oder ein LAN- Segment ( Segment Switching) angeschlossen sein. MAC-basierend: Jede Ethernet-Adresse wird einem VLAN zugeordnet, d.h. die Zugehörigkeit eines Teilnehmers zu einer Benutzergruppe / zu einem VLAN wird durch die MAC-Adresse bestimmt. Netzwerkprotokoll-basierend: Jedes Netzwerkprotokoll (IP, IPX, Appletalk) wird einem VLAN zugeordnet Switching mit Netzwerkadressen (Layer 3 Switching): Hier entscheidet Information im Header der Netzwerkschicht (L3, Vermittlungsschicht) über die Gruppenzugehörigkeit, z. B. die Netzwerkadresse oder das Netzwerkprotokoll (siehe oben) 11-49
50 Gruppierungsmöglichkeiten für VLANs (1) VLAN: Portbasierend Vorteile: Keine Info s über Rechner notwendig Feste Zuordnung Nachteile: Hoher Verwaltungsaufwand bei Änderungen (z.b. bei Rechnerumzug) Security-Problem, Port ist fest im VLAN 11-50
51 Gruppierungsmöglichkeiten für VLANs (2) VLAN: Ethernet-Adressen (MAC) basierend Vorteile: Einfache Switchkonfiguration Bessere Security, jeder Port ist im richtigen VLAN Hardware-Gruppenbildung (z.b. Verwaltungsrechner) Nachteile: Alle Ethernetadressen müssen bekannt sein Kaum Kontrolle wo sich ein Rechner befindet Alle Trunk-Links müssen (fast) alle VLANs führen
52 Gruppierungsmöglichkeiten für VLANs (3) VLAN: Ethernet-Adressen (MAC) basierend 1. Link UP-Signal an Switch 2. Switch wartet auf erstes Paket vom Rechner Switch fragt Server nach VLAN-Zugehörigkeit der MAC-Adresse 4. Server liefert Antwort, VLAN A 5. Switch setzt Port auf VLAN A
53 Gruppierungsmöglichkeiten für VLANs (4) VLAN: Netzwerkprotokoll basierend Vorteile: Trennung der Protokolle mit ihrem unterschiedlichen Broadcastverhalten Nachteile: Multiprotokoll-Rechner? IP/IPX-Adressen leichter fälschbar als Ethernet- Adressen Einsatz von DHCP nicht möglich 11-53
54 Virtuelle LANs: Beispiele (a) Vier physikalische LANs, die mittels zweier Bridges in zwei VLANs (grau und weiß) gruppiert werden (b) Dieselben 15 Rechner mittels zweier Switches in zwei VLANS gruppiert VLAN GRAU = { A, E, G, H, I, J, K, L} 11-54
55 Frame-Weiterleitung in Virtuelle LANs Frame-Weiterleitung in VLANs: Einfügen und Entfernen von Tags Ein Switch, der ein MAC-Paket (Frame) an einen anderen Switch weiterleitet, fügt eine Markierung (Tag) mit der VLAN-Nummer in den MAC-Header ein Ein empfangener Frame kann so genau einem VLAN zugeordnet werden Das Einfügen und Entfernen von Tags wird als Tagging und Untagging bezeichnet 11-55
56 IEEE 802.1Q Standard für VLANs (1) Transition from legacy Ethernet to VLAN-aware Ethernet. The shaded symbols are VLAN aware. The empty ones are not. Übergang vom alten Ethernet zum VLAN-kompatiblen Ethernet die grauen Symbole erkennen VLANs, die leeren nicht Das neue Format enthält ein VLAN-Tag mit VLAN-Kennung (z.b. Farbe ) Der erste VLAN-kompatible Knoten fügt das Tag ein, der letzte entfernt es 11-56
57 IEEE 802.1Q Standard für VLANs (2) Neu: Paar von 2-Byte-Feldern Note: Die (alt, legacy) and 802.1Q Ethernet Frame Formate. VLAN-Protocol ID: Hat immer den Wert 0x8100 (= 2 Byte Länge) Pri: 3-Bit-Feld Priorität zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Dienstgüteanforderungen (engl. Quality of Service) CFI: Canonical Format Indicator = Kennzeichner für Standardformat VLAN-Identifier: VLAN-Kennung zur Unterscheidung der verschiedenen VLANs z.b. nach Farben (= 12 Bits Länge) 11-57
58 IEEE 802.1Q Standard für VLANs (3) VLAN: DOT1Q (= IEEE 802.1Q) Vorteile: Herstellerübergreifend Nur 4 Byte Overhead Funktioniert auch mit Nicht- Dot1Q-Netzgeräten Priorisierung eingebaut Nachteile: Kann nur in Ethernet-Umgebung eingesetzt werden Bis vor kurzem nur eine Spanning-Tree Instanz für alle VLANs 11-58
59 Gründe für den Einsatz von VLANs Organisation und Flexibilität: Anpassung von LANs an organisatorische Unternehmensstruktur durch Trennung von physikalischer und logischer Struktur Schaffung von gebäudeübergreifender logischer Netzstrukturen Reduktion von Netzwerklast und Performancesteigerung: Reduzierung von Broadcast-Last bei gleichzeitig niedrigem Delay durch Switching statt Routing Broadcast-Kontrolle Reduzierung von Unicast-Last durch Micro-Segmentierung Sicherheit: Umsetzung individueller Sicherheitsstrategien Alle Mitarbeiter einer Abteilung/Gruppe/Team können in einem VLAN gruppiert werden, so dass der interne Datenverkehr nicht auf andere LAN übertragen wird 11-59
60 11-60 Kapitel 3: Paketvermittlung [Nicht alle Netzwerke sind direkt verbunden] Vermittlung und Weiterleitung Bridges und LAN-Switches Virtuelle LANs Netzwerkdesign (Wiederholung und Übung) 11-60
61 Repeater, Hubs, Bridges, Switches, Routers & Gateways Wiederholung und Erinnerung: (a) Which device is in which layer. (b) Frames, packets, and headers
62 Hubs, Bridges and Switches (a) A hub. (b) A bridge. (c) a switch. (a) A hub. (b) A bridge. (c) A switch
63 Topologien im Überblick
64 Netzwerkdesign (1) [James F. Kurose und Keith W. Ross, Computernetze, Abb. 5.28, S. 423] Drei Ethernet-LANs sind über ein Hub verbunden 11-64
65 Netzwerkdesign (2) [KR, Abb. 5.29, S. 425] Drei über eine Bridge verbundene LANs 11-65
66 Netzwerkdesign (3) Frage an das Auditorium (typische Prüfungsfrage): Bitte vervollständigen Sie das unten folgende Netzwerkdesign. Welches HW-Netzelement wählen Sie für das Rechteck in der Mitte? Bitte begründen Sie Ihre Wahl
67 Netzwerkdesign (4) [KR, Abb. 5.36] Netzwerk mit einer Kombination aus Hubs, Ethernet- Switch und einem Router 11-67
68 Ethernet-Netze: Zusammenfassung Alle Rechner, die durch Repeater verbunden sind, gehören zur gleichen Kollisionsdomäne. Repeater werden eingesetzt, um Segmente zu verlängen oder um unterschiedliche Medien (Koax, TP, LWL) auf der untersten Schicht 1 miteinander zu verbinden. Eine Bridge verbindet Segmente auf der Schicht 2 und eröffnet eine neue Kollisionsdomäne. Sie kann unterschiedliche Zugriffsverfahren miteinander koppeln. Switches verdrängen die Bridges im LAN. Switches bauen zwischen Rechner und Switch-Port dedizierte und parallele Verbindungen auf und stellen dem Rechner somit die volle Bandbreite zur Verfügung. Switches stellen oft für den Backbone- oder Server-Port hohe Bandbreite zur Verfügung. Backbone-Switches verbinden Segmente mit Servern. Router werden benötigt, um ein LAN mit einem anderen Netzen zu koppeln. Router arbeiten auf der Schicht
69 11-69 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Noch Fragen? Fragen und Diskussion 11-69
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